Redes Ethernet
enero 18, 2024Las Redes Ethernet, fundamentales para la conectividad digital, operan bajo el acrónimo CSMA/CD (Acceso Múltiple con Escucha de Portadora y Detección de Colisiones). Su nombre, derivado del concepto físico de éter, define estándares de cableado, señalización y formatos de tramas de datos en el modelo OSI.
Historia y los Primeros Pasos:
En 1970, mientras Norman Abramson desarrollaba la red ALOHA en Hawái, Robert Metcalfe, estudiante en el MIT, concebía mejoras en el protocolo. La idea evolucionó, dando origen al protocolo CSMA/CD, el cual presentó en su tesis doctoral en 1973. Su viaje a California lo llevó al Xerox PARC, donde diseñó la red que uniría computadoras Alto, más tarde rebautizada como Ethernet.
El Auge de Xerox PARC y el Nacimiento de Ethernet:
En Xerox PARC, en 1973, Metcalfe lideró la creación de Ethernet para conectar las innovadoras computadoras Alto. El nombre “Ethernet” reemplazó a “Alto Aloha Network” y hacía referencia a la antigua teoría del éter, considerándolo como el cable por el cual viajaba la señal. Las tramas de datos y el protocolo CSMA/CD eran los cimientos de la red.
Primeras Experiencias y Características Fundamentales:
La red de 1973 ya incorporaba elementos esenciales de las Redes Ethernet actuales: utilizaba CSMA/CD para minimizar colisiones, empleaba topología de bus y operaba a 2,94 Mb/s sobre un cable coaxial de 1,6 km. Las direcciones eran de 8 bits, y el CRC de las tramas, de 16 bits. El protocolo de red era PUP, precursor de XNS y IPX.
La Expansión de Ethernet en IEEE 802.3:
Ethernet sentó las bases para el estándar IEEE 802.3, aunque ambos términos se utilizan indistintamente. Los estándares evolucionaron con extensiones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabits), redes virtuales, y diversas formas de medios, ya sea fibra óptica o cables de cobre.
Tabla Comparativa de Versiones de Ethernet
| Estándar Ethernet | Fecha | Descripción |
|---|---|---|
| Ethernet experimental | 1972 (patentado en 1978) | 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología de bus. |
| Ethernet II (DIX v2.0) | 1982 | 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) – La trama tiene un campo de tipo de paquete. El protocolo IP usa este formato de trama sobre cualquier medio. |
| IEEE 802.3 | 1983 | 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Longitud máxima del segmento 500 metros – Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud. |
| 802.3a | 1985 | 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud máxima del segmento 185 metros |
| 802.3b | 1985 | 10BROAD36 |
| 802.3c | 1985 | Especificación de repetidores de 10 Mbit/s |
| 802.3d | 1987 | FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra óptica entre repetidores. |
| 802.3e | 1987 | 1BASE5 o StarLAN |
| 802.3i | 1990 | 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (Unshielded Twisted Pair o UTP). Longitud máxima del segmento 150 metros. |
| 802.3j | 1993 | 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000 metros. |
| 802.3u | 1995 | 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-negociación de velocidad. |
| 802.3x | 1997 | Full Duplex (Transmisión y recepción simultáneos) y control de flujo. |
| 802.3y | 1998 | 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP). Longitud máxima del segmento 100 metros |
| 802.3z | 1998 | 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra óptica. |
| 802.3ab | 1999 | 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no blindado |
| 802.3ac | 1999 | Extensión de la trama máxima a 1522 bytes (para permitir las “Q-tag”) Las Q-tag incluyen información para 802.1Q VLAN y manejan prioridades según el estándar 802.1p. |
| 802.3ad | 2000 | Agregación de enlaces paralelos. |
| 802.3ae | 2003 | Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR |
| IEEE 802.3af | 2003 | Alimentación sobre Ethernet (PoE). |
| 802.3ah | 2004 | Ethernet en la última milla. |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial. |
| 802.3an | 2006 | 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP) |
| 802.3ap | en proceso (draft) | Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuito impreso. |
| 802.3aq | en proceso (draft) | 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica multimodo. |
| 802.3ar | en proceso (draft) | Gestión de Congestión |
| 802.3as | en proceso (draft) | Extensión de la trama |
Desglose Detallado de la Trama Ethernet: Entendiendo Cada Componente
En el fascinante mundo de las redes, la trama Ethernet es la unidad fundamental que impulsa la transferencia de datos. Aquí te sumergirás en cada componente, desentrañando el formato que da vida a la conectividad digital.
Estructura General:
La trama, también conocida como “frame”, sigue una estructura bien definida que asegura la eficiente transmisión de datos en una red.
Preámbulo: Sincronización y Arranque de la Trama
El preámbulo marca el comienzo de la trama, desempeñando el crucial papel de sincronizar y alertar al receptor sobre la llegada de una nueva transmisión. Es un preludio esencial para la coherencia en la comunicación.
Delimitador de Inicio de Trama: Identificando el Inicio del Frame
Este campo señala el punto exacto donde la trama tiene inicio. Es una señal nítida que define el comienzo del frame, facilitando la correcta interpretación por parte del dispositivo receptor.
Direcciones MAC de Destino y Origen: Destinatario y Remitente Identificados
Los campos de direcciones MAC (o direcciones físicas) revelan quién es el destinatario de los datos y cuál es el origen de la transmisión. Es la esencia misma de la comunicación punto a punto en Ethernet.
Etiqueta (VLAN): Opcionalidad para Organización y Prioridad
Opcional pero potente, este campo indica la pertenencia a una VLAN o prioridad según el estándar IEEE P802.1p. Aporta flexibilidad y organización en entornos de red más complejos.
Ethernetype: Encapsulando con Protocolos de Capa Superior
Este campo esclarece con qué protocolo se han encapsulado los datos presentes en la carga útil (Payload). Define la naturaleza de la información que sigue, como IP o TCP, proporcionando la clave para la interpretación adecuada.
Payload: Donde Residen los Datos y Cabeceras Superiores
El epicentro de la trama, la Payload, aloja todos los datos y, en su caso, las cabeceras de protocolos de capas superiores como IP y TCP. Su tamaño varía entre 46 y 1500 bytes, siendo vital para el flujo eficiente de información.
Secuencia de Comprobación (CRC): Validando la Integridad de la Trama
Este campo de 4 bytes contiene un valor CRC (control de redundancia cíclica) que actúa como un guardian. El emisor calcula el CRC de toda la trama, y el receptor lo recalcula; si ambos coinciden, la trama se considera válida.
Gap de Final de Trama: Espaciado Entre Transmisiones
Los 12 bytes vacíos al final de la trama de las redes ethernet, conocidos como gap de final de trama, aseguran un espacio necesario entre las transmisiones. Este espacio contribuye a la ordenada separación de las tramas, evitando interferencias no deseadas.
Con este desglose, ahora posees una visión detallada de cada componente que constituye una trama Ethernet. La comprensión de este formato es esencial para navegar por el complejo entramado de las redes y apreciar la ingeniería detrás de la conectividad digital.
